[發明專利]無人機通信網絡用戶接入和內容緩存的方法及裝置

有效

• 申請號: 201910017565.3
• 申請日: 2019-01-09
• 公開（公告）號: CN110417847B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 張天魁;陳超;許文俊;曾志民
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04L12/24;H04W24/02;H04W52/02
• 代理公司: 北京卓特專利代理事務所(普通合伙) 11572
• 代理人: 陳變花

1.一種無人機通信網絡用戶接入和內容緩存的方法，其特征在于，包括：

在由多個配有高速緩存的無人機組成的通信網絡中，利用隨機的方式初始化用戶與無人機及地面基站之間的連接情況得到初始化用戶接入信息；利用隨機的方式初始化無人機和待緩存的內容之間的放置情況得到初始化緩存部署信息；

根據所述初始化緩存部署信息，利用交換匹配算法在所述初始化用戶接入信息基礎上得到當前緩存部署下的最佳用戶接入信息；根據得到的所述最佳用戶接入信息，再利用延遲接受算法得到當前用戶接入下的最佳緩存部署信息；將得到的所述最佳緩存部署信息作為新一輪迭代的輸入算得下一迭代周期中最佳的用戶接入信息和緩存部署信息；重復迭代直至達到預設的迭代次數閾值，得到最終用戶接入信息和最終緩存部署信息；

根據所述最終用戶接入信息和最終緩存部署信息，利用拉格朗日乘數法算得當前的最佳回程鏈路帶寬分配信息，展現當前無人機通信網絡中所述最終用戶接入信息、最終緩存部署信息和最終回程鏈路帶寬分配信息；

其中，根據所述初始化緩存部署信息，利用交換匹配算法在所述初始化用戶接入信息上得到當前緩存部署下的最佳用戶接入信息，進一步為：

任取隨機數，當所述隨機數小于隨機數閾值時，任取一接入點中待轉移的用戶端并將其轉移至接入轉移的另一接入點，若接入轉移的另一接入點可接入用戶限額q_k已滿，則退出該次迭代，反之待轉移用戶轉移后未超過另一接入點的限額q_k，則計算用戶端和所述兩接入點轉移過程前后的時延；當所述兩接入點的時延和小于轉移前的時延和，且所述用戶端轉移后的時延不大于轉移前的時延時，將所述接入點中待轉移的所述用戶端轉移至所述接入轉移的所述另一接入點，否則不轉移；其中q_k為接入點最多可接入的用戶總數，系統根據無人機能量情況預先確定；

當所述隨機數不小于隨機數閾值時，任取接入不同接入點的兩個待交換的用戶端并交換兩接入點所接入的該待交換用戶，計算所述兩用戶端和兩接入點交換過程前后的時延；當所述兩接入點的時延和小于交換前的時延和，且所述兩待交換用戶端在交換后的時延均不大于交換前的時延時，將所述兩接入點中待交換的用戶端進行交換，否則不交換；

重復迭代該交換匹配過程，直至達到預設的迭代次數閾值，得到所述最終用戶接入信息。

2.根據權利要求1所述的無人機通信網絡用戶接入和內容緩存的方法，其特征在于，計算用戶端和無人機交換匹配過程前后的時延，進一步為：

利用如下公式計算用戶端n交換匹配過程前后的時延，用戶端n接入接入點k獲取所需全部內容的時延為其中，n為用戶端，m為用戶請求的內容，為請求的所有內容的集合，r_k,n為接入點k與用戶端n的無線鏈路傳輸速率，通過香農公式計算求得，x_k,n＝1表示用戶端n接入接入點k，反之x_k,n＝0，c_n.m為用戶請求指示，用戶請求情況已知，c_n.m＝1表示用戶n請求內容m，反之c_n.m＝0，S為內容大小，y_k.m為緩存部署指示，由緩存部署信息y得到，y_k.m＝1表示無人機k緩存內容m，反之y_k.m＝0，b_k,n為接入無人機k的用戶n所分得的回程鏈路帶寬資源，由拉格朗日乘數法求解回程鏈路帶寬分配的方法求得，γ_k表示無人機k的回程鏈路接收信號信噪比；

利用如下公式計算接入點k交換匹配過程前后的時延，接入點k所接入用戶的總時延為：其中，為用戶端集合。